現代產品設計復雜性的成因分析

[摘 要] 分析了產品設計活動及其主客觀、內外部因素，進而探討了現代產品設計復雜性的根本原因，即設計活動中各相關因素及其相互關系的復雜性，而其根源則是需求的復雜性。

[關鍵詞] 產品設計 復雜性 需求 因素

一、引言

設計是人類的基本實踐活動，隨著時代的進步和科學技術的發展，“產品設計”的重要性與日俱增，并逐漸從制造中分離出來，進入20世紀60年代后，“產品設計”成為直接影響產品質量、周期、成本、環境和服務的重要因素，成為產品開發、企業創新和綜合競爭力的關鍵環節，并逐漸形成了一門新興的綜合性學科——產品設計方法學，它研究產品設計的過程、規律及設計中思維和工作方法。

然而，設計理論與方法的完善、設計手段與工具的變革非但沒有使現代產品設計變得簡單和容易，相反，其復雜性是越來越高了：設計對象的越來越復雜，設計需要涉及學科越來越多，相關知識的密集度越來越大，設計建模越來越難，設計的結果更難趨于“最優解”或“最滿意解”，等等。它們又反過來要求采用更先進的設計理論、方法、工具和手段。

要尋找現象背后的原因，需要正本清源；要挖掘現代產品設計復雜性的成因，就需要首先對產品設計活動進行分析。

二、產品設計活動的主觀因素和客觀因素

從根本上說，產品是用來滿足人類各種需求的，但這種滿足有著多方面的條件限制，如材料、制造工藝水平、社會價值取向等等。對于設計來說，需求就是產品應該實現的功能(功能集），也可以稱為設計目標(目標集），而所有的限制就是設計時必須滿足的條件(條件集），通常稱為約束(約束集），產品設計的核心就是在盡量滿足所有條件或至少滿足主要條件的前提下，尋找到實現產品功能特別是主要功能的各種途徑，并通過比較判斷，從中得出一條相對好的途徑。這里的“途徑”可以稱之為解。因此，產品設計活動就是尋找“目標集”與“約束集”之間的“解集”和“最優解”。

盡管產品設計已經發展了幾千年，但其活動的上述基本實質沒有變，因此我們可以將其稱為產品設計的本質。由于目標一般來自人類的主觀需求而約束一般來自物的客觀限制，因此，為便于后面的分析，我們可以將來自人的要素全部歸類于設計的主觀因素，而將來自物的要素歸類于設計的客觀因素。

三、設計活動的內部因素和外部因素

西方有學者曾將設計問題表述為“通過內部環境的組織來適應外部環境的變化”。這里的“內部環境”和“外部環境”分別代表了可能性和限定性，前者是“一些可變通的元素及其組合”，如現有的原理、技術、工藝、結構、材料、資源、成本等，后者是“一組變化的參數”，如人的目的、環境要求等。

這樣的描述也非常確切，因此，可以這樣理解：設計活動存在于“內部環境”和“外部環境”的交界處，如果用內部因素和外部因素分別替換內部環境和外部環境，那么，產品設計活動就發生在內部因素與外部因素相互作用的“關系”中，它在二者之間尋找著相互適應，首先了解外部需求與限定，然后組織內部結構，再接受外部的評估、反饋，然后修改內部，如此循環往復，直至得到滿意的結果。

四、現代產品設計的復雜性來源于設計活動中各相關因素及其相互關系的復雜性

基于上面的分析，可以討論現代產品設計復雜性的成因。

1.現代產品設計中的主觀因素或外部因素的不確定性和易變性增加，導致設計復雜。主觀因素或外部因素的核心是人，人的動態、開放性以及非理性因素是造成設計目標不明確的根源。如果產品的設計者即為使用者，他能非常明確的知道“自己”需求和體驗，這種設計的目標最明確；如果設計者能確定產品的具體使用者，那么他能通過對話、觀測了解客戶的具體要求，從而在設計時有的放矢；如果產品的設計者、生產者掌握市場的主動權，消費者只能服從于他的意愿，那么即使是復雜的產品，設計的目標也比較清楚，比如汽車大王福特就說過：“你可以選擇任何顏色的T型車，當然，我們只有黑色”。但是，20世紀60年代以后，社會變遷、科學技術迅猛發展、生產技術管理的迅速提高、能源與環境問題的出現等，使整個設計的理念產生了根本改變，為“全民”設計、人性化設計、個性化設計、本土化設計、國際化設計、生態設計紛紛出現，大眾市場消失，市場被精細劃分，消費者主導一切，企業從過去關注“如何生產”轉向“生產什么”，從關注“生產效率”到“過程效率”。在這樣狀況下，發現市場、發現目標消費者，成為企業經營的重要內容。設計者、制造者與使用者的距離越來越大，用戶提出對系統的需求，開發者應用相關學科的知識和技術來實現。由于用戶往往只能說出大概的需求，又不能以專業語言表述，再加上差異化、個性化趨勢增加，這就使用戶需求帶有極大的不確定性。另外隨著時間的推移，即使同一類人也可能改變或修正自己的看法，這又使得用戶的需求帶有易變性。用戶需求的不確定性和易變性使得產生一份合格的用戶需求說明書變的十分困難，而需求說明書是系統開發者的出發點和行動指南。由此，設計師遇到了前所未有的困難：不知道確切的目標用戶，不知道用戶的確切需求。當然，市場調研被更加重視了，但這往往只能得到一些理性而枯燥的數據，卻無法全面理解用戶的價值、情感、意義等感性的信息。也就是說，用戶需求模糊了，設計復雜了。

2.現代產品設計中的客觀因素或內部因素的相關與耦合的程度提高，使設計更加復雜。為了不斷改善生存、工作和發展環境，人類對大型復雜系統的需求都呈現著幾何增長的趨勢，導致現代產品中有相當一部分為復雜產品，如汽車、飛機、武器、航天器等，它們的組成零件成千上萬，材料五花八門，涉及機械、液壓、電器、電子、控制、軟件等眾多學科，且相互之間相關、耦合，改變其中的一個參數(元素），往往導致一大批其他參數（元素)的改變，而且這種改變一般是非線性的。假設設計人員從美學的角度出發而改變一條工藝縫的位置，則可能導致內部結構與模具、生產等的一系列復雜改變；如果出于成本考慮而更換一種材料，那么生產工藝、包裝等也會改變。這其中的每一個改變增加了設計的復雜性。

3.主客觀因素之間、內外因素之間聯系更加緊密，設計復雜性全方位提高。現代產品設計中，有時很難判斷一個因素應該是屬于主觀還是屬于客觀，也難以分清它是內部因素還是外部因素，而且，各個因素之間一般緊密聯系；產品的功能、形態、色彩、材料不僅與結構、生產、成本相關，也與人的使用、心理、生理相連;設計時既要考慮功能、美觀，也要考慮人性化、環境保護等;設計活動需要在分解設計目的與尋找相應技術途徑、實現方法之間逐步推進。如設計一個手柄，為了結構強度(客觀、內部因素)，選擇金屬材料；為了手感舒適(主觀、外部因素），用軟橡膠做外套;為了防滑并有美感，合理設計出一些麻點和凹凸;等等。

五、需求復雜性是現代產品設計復雜性的根源

從上面的分析可以進一步推斷出：需求復雜性是現代產品設計復雜性的根源。

現代產品設計時要考慮各種要求，如：增加系統功能、增強系統能力、綜合利用資源、提高勞動效益、適應環境變化、滿足多種選擇、盡量實現自動化、快速反應和智能控制，等等。為了滿足這些要求，設計的復雜性顯著增加了，具體表現為：

1.使需要確定的系統設計指標呈現多樣性。用戶對系統的需求不僅表現為一些功能性指標和性能性指標，而且還表現為可靠性、維修性、安全性、開放性、易操作性、環境要求、壽命、成本等非功能和非性能性指標。這些指標之間，有些可能是互相矛盾的。

2.增加系統的組成成分和相互接口，形成復雜產品系統。為實現用戶對系統的全部設計指標的要求，現代系統在結構上必然包含大量的組成成分和各部分的相互接口，這些接口包括硬件設備間的接口，硬件設備與軟件間的接口，軟件之間的接口和人-機接口。

3.增大了系統集成和測試的難度。對于復雜產品系統，各子系統需要設計，子系統之間需要集成，各子系統、各階段的集成效果、系統的總體功能，都需要實時、準確地測試，由于系統的復雜性，這些工作都是相當有難度的，如子系統之間可能存在耦合和干擾，子系統最優不能保證組合后的大系統最優，有些指標可能難以在樣機制造前測試，有的評價系統可能很難建立，等等。這些都造成了設計復雜和產品開發困難。

參考文獻：

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